آزمایش قانون دوم نیوتن

موضوع آزمایش: قانون دوم نیوتن

هدف از آزمایش: بررسی رابطه بین نیرو و شتاب

– بررسی رابطه بین جرم و شتاب

ابزار و مواد: ریل، منبع تغذیه، تیر چند طبقه، قطار دینامیک، ثبت کننده زمان، نوار، وزنه‌های 50 گرمی (3)، کابل‌های اتصال.

مراحل آماده سازی:

1. ریل‌ها را مونتاژ کنید، ضبط‌کننده زمان را همانطور که در تصویر نشان داده شده است نصب کنید.

۲. کالسکه دینامیک را در سمت راست ثبت کننده زمان قرار دهید. یک وزنه روی کالسکه دینامیک قرار دهید.

۳. نوار را به ضبط کننده زمان وصل کنید و انتهای نوار را به قطار دینامیک وصل کنید.

۴. ولتاژ منبع تغذیه را روی ۱۲ ولت تنظیم کنید

۵. منبع تغذیه را به یک منبع تغذیه وصل کنید و ضبط کننده زمان را روشن کنید.

۶. تنظیم کنید که ضبط کننده زمان به درستی کار کند

مرحله اول آزمایش: رابطه بین نیرو و شتاب

۱. ریل را روی سطح میز قرار دهید.

۲. بار ۵۰ گرمی را با استفاده از نخ به قطار دینامیک وصل کنید.

۳. ضبط زمان را روشن کنید

۴. بار را رها کنید تا بار آزادانه سقوط کند و قطار دینامیکی را بکشد.

۵. وقتی ارابه متحرک به پایین سطح شیب‌دار رسید یا وقتی بار به کف رسید، ثبت‌کننده زمان را خاموش کنید.

۶. نوار را از مدار جدا کنید

۷. آزمایش را با استفاده از وزنه‌های ۱۰۰ گرمی و ۱۵۰ گرمی تکرار کنید.

داده‌ها و تحلیل داده‌ها ۱:

بازه زمانی (t) = دوره تناوب (T) = 1/f = 1/50Hz = 0,02 ثانیه

۵۰ هرتز فرکانس PLN است.

جرم بار = ۵۰ گرم = ۰.۰۵ کیلوگرم

وزن بار (نیروی کشش) = (0,05 کیلوگرم) (9,8 متر بر ثانیه) = 0,49 نیوتن

فاصله زمانی (ثانیه)	فاصله (سانتی متر)	سرعت (سانتی‌متر بر ثانیه)	شتاب ( سانتی متر بر ثانیه )
0,02
0,02
0,02
0,02
0,02
میانگین

۱. فاصله بین دو نقطه نزدیک را اندازه‌گیری کنید، نتایج اندازه‌گیری را در جدول داده‌ها وارد کنید و داده‌ها را تجزیه و تحلیل کنید.

۲. سرعت را با استفاده از فرمول v = s/t محاسبه کنید، نتایج محاسبه را در جدول داده‌ها وارد کنید و داده‌ها را تجزیه و تحلیل کنید.

۳. شتاب را با استفاده از فرمول a = v/t محاسبه کنید، نتایج محاسبه را در جدول داده‌ها وارد کنید و داده‌ها را تجزیه و تحلیل کنید.

جرم بار = ۵۰ گرم = ۰.۰۵ کیلوگرم

وزن بار (نیروی کشش) = (0,1 کیلوگرم) (9,8 متر بر ثانیه) = 0,98 نیوتن

فاصله زمانی (ثانیه)	فاصله (سانتی متر)	سرعت (سانتی‌متر بر ثانیه)	شتاب ( سانتی متر بر ثانیه )
0,02
0,02
0,02
0,02
0,02
میانگین

۱. فاصله بین دو نقطه نزدیک را اندازه‌گیری کنید، نتایج اندازه‌گیری را در جدول داده‌ها وارد کنید و داده‌ها را تجزیه و تحلیل کنید.

۲. سرعت را با استفاده از فرمول v = s/t محاسبه کنید، نتایج محاسبه را در جدول داده‌ها وارد کنید و داده‌ها را تجزیه و تحلیل کنید.

۳. شتاب را با استفاده از فرمول a = v/t محاسبه کنید، نتایج محاسبه را در جدول داده‌ها وارد کنید و داده‌ها را تجزیه و تحلیل کنید.

جرم بار = ۵۰ گرم = ۰.۰۵ کیلوگرم

وزن بار (نیروی کشش) = (0,15 کیلوگرم) (9,8 متر بر ثانیه) = 1,47 نیوتن

فاصله زمانی (ثانیه)	فاصله (سانتی متر)	سرعت (سانتی‌متر بر ثانیه)	شتاب ( سانتی متر بر ثانیه )
0,02
0,02
0,02
0,02
0,02
میانگین

۱. فاصله بین دو نقطه نزدیک را اندازه‌گیری کنید، نتایج اندازه‌گیری را در جدول داده‌ها وارد کنید و داده‌ها را تجزیه و تحلیل کنید.

۲. سرعت را با استفاده از فرمول v = s/t محاسبه کنید، نتایج محاسبه را در جدول داده‌ها وارد کنید و داده‌ها را تجزیه و تحلیل کنید.

۳. شتاب را با استفاده از فرمول a = v/t محاسبه کنید، نتایج محاسبه را در جدول داده‌ها وارد کنید و داده‌ها را تجزیه و تحلیل کنید.

مرحله دوم آزمایش: رابطه بین جرم و شتاب

۱. ریل را روی سطح میز قرار دهید. یک وزنه ۵۰ گرمی روی قطار متحرک قرار دهید.

۲. بار ۵۰ گرمی را با استفاده از نخ به قطار دینامیک وصل کنید.

۳. ضبط زمان را روشن کنید

۴. وزنه ۱۰۰ گرمی را رها کنید تا وزنه آزادانه سقوط کند و قطار دینامیک را بکشد.

۵. وقتی ارابه متحرک به پایین سطح شیب‌دار رسید یا وقتی بار به کف رسید، ثبت‌کننده زمان را خاموش کنید.

۶. نوار را از مدار جدا کنید

۷. آزمایش را با اضافه کردن بارهای ۱۰۰ گرمی و ۱۵۰ گرمی روی گاری دینامیک تکرار کنید.

داده‌ها و تحلیل داده‌ها ۱:

بازه زمانی (t) = دوره تناوب (T) = 1/f = 1/50Hz = 0,02 ثانیه

۵۰ هرتز فرکانس PLN است.

جرم بار = ۵۰ گرم = ۰.۰۵ کیلوگرم

فاصله زمانی (ثانیه)	فاصله (سانتی متر)	سرعت (سانتی‌متر بر ثانیه)	شتاب ( سانتی متر بر ثانیه )
0,02
0,02
0,02
0,02
0,02
میانگین

۱. فاصله بین دو نقطه نزدیک را اندازه‌گیری کنید، نتایج اندازه‌گیری را در جدول داده‌ها وارد کنید و داده‌ها را تجزیه و تحلیل کنید.

۲. سرعت را با استفاده از فرمول v = s/t محاسبه کنید، نتایج محاسبه را در جدول داده‌ها وارد کنید و داده‌ها را تجزیه و تحلیل کنید.

۳. شتاب را با استفاده از فرمول a = v/t محاسبه کنید، نتایج محاسبه را در جدول داده‌ها وارد کنید و داده‌ها را تجزیه و تحلیل کنید.

جرم بار = ۵۰ گرم = ۰.۰۵ کیلوگرم

فاصله زمانی (ثانیه)	فاصله (سانتی متر)	سرعت (سانتی‌متر بر ثانیه)	شتاب ( سانتی متر بر ثانیه )
0,02
0,02
0,02
0,02
0,02
میانگین

۱. فاصله بین دو نقطه نزدیک را اندازه‌گیری کنید، نتایج اندازه‌گیری را در جدول داده‌ها وارد کنید و داده‌ها را تجزیه و تحلیل کنید.

۲. سرعت را با استفاده از فرمول v = s/t محاسبه کنید، نتایج محاسبه را در جدول داده‌ها وارد کنید و داده‌ها را تجزیه و تحلیل کنید.

۳. شتاب را با استفاده از فرمول a = v/t محاسبه کنید، نتایج محاسبه را در جدول داده‌ها وارد کنید و داده‌ها را تجزیه و تحلیل کنید.

جرم بار = ۵۰ گرم = ۰.۰۵ کیلوگرم

فاصله زمانی (ثانیه)	فاصله (سانتی متر)	سرعت (سانتی‌متر بر ثانیه)	شتاب ( سانتی متر بر ثانیه )
0,02
0,02
0,02
0,02
0,02
میانگین

۱. فاصله بین دو نقطه نزدیک را اندازه‌گیری کنید، نتایج اندازه‌گیری را در جدول داده‌ها وارد کنید و داده‌ها را تجزیه و تحلیل کنید.

۲. سرعت را با استفاده از فرمول v = s/t محاسبه کنید، نتایج محاسبه را در جدول داده‌ها وارد کنید و داده‌ها را تجزیه و تحلیل کنید.

۳. شتاب را با استفاده از فرمول a = v/t محاسبه کنید، نتایج محاسبه را در جدول داده‌ها وارد کنید و داده‌ها را تجزیه و تحلیل کنید.

بحث:

۱. چه رابطه‌ای بین نیرو و شتاب وجود دارد، هر چه نیرو بیشتر باشد، شتاب نیز بیشتر است؟

۲. چه رابطه‌ای بین جرم و شتاب وجود دارد، هر چه جرم بیشتر باشد، شتاب نیز بیشتر است؟

نتیجه گیری

نتیجه‌گیری خود را بیان کنید.